比原子弹还稀有,全世界仅有两个国家掌握,高端光刻机有多难造?

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文 | 犽犽乐

编辑 | 猎奇研究院

前言

1945年美国的第一颗原子弹爆炸成功,这也是世界上出现的第一枚原子弹,历史的进程被加速推进!仅在四年后,苏联就引爆了属于他们自己的原子弹,英国、法国也紧随其后。

直到1964年我国的原子弹也成功研发!凭借着完全自主研发的情况震惊了全世界

现如今我国的国防力量和科技水平都处在世界一线的水准情况下,仍有一些科技领域处于技术垄断的地步。

其中高端光刻机的研发制造更是陷入了举步维艰的地步!难道造一个光刻机真的就这么困难吗?连被其他国家制裁都没有反抗的余地嘛?

中国目前掌握的技术

要知道虽然目前我国已经开始对光刻机领域奋力追赶,并取得了一定的成果,但仍与国外技术上有着巨大的差距。如今面临着西方国家的不断经济竞争,我国高端电子产品的核心零件只能依靠着进口来填补消耗,这让我国在相关领域的底气越发不足,光刻机的研发已经迫在眉睫!

目前国内能完全自主制造的光刻机,基本上都是采用深紫外(DUV)光刻的,在不断的研发下已经可以做到22nm的制程,虽然已经可以满足一些基本的需求,但在科技的不断创新下,仍处于相对落后的情况。

而国外的极紫外(EUV)光刻机,在各国共同的研发下已经可以做到个位数nm制程,差距可谓是天差地别。

在这样的情况下,如果国内光刻机迟迟得不到技术上的突破,那么一旦失去进口来源,我国的一些重工业及重要科技产业都将面临着停滞的状态,而面对着国内高端芯片需求的日益增长,这样的局面出现的话,对于我国的打击无疑是巨大的。

难道在面临着如此重要贸易影响的情况下。真的没有一点反抗的余地嘛?

高端技术的掌握

现在拥有制造euv光刻机能力的国家在全世界也仅仅只有两个,分别是荷兰和日本,其中荷兰的ASML公司可以说是光刻机公司的龙头,处于遥遥领先的地步,甚至没有一家公司可以与之对抗的地步,基本上是完全垄断了这一技术

在这一前提下,其他的公司甚至因为ASML对于该技术的垄断,直接就去研究其他的光刻技术了

难道这一技术就这么难吗,竟然令其他厂商就只能放弃,任由其一家独大?

其实ASML公司也没有独立生产整台光刻机的能力,要知道一台光刻机所需要的零件数量就要高达几十万个,就连他自己也只能造出其中百分之十五的部分,其余的也要依靠其他公司的供应链生产

那中国为什么就不行呢?其实中国相对于其他国家而言,更加适合生产芯片,毕竟我国资源丰富,制造芯片的一切材料基本上可以自给自足,这样的情况下,直接加入他们一起岂不美哉?

想法非常美好,但现实中国外的光刻机供应国家基本上可以说是一个利益团体,从而构建了完整的光刻机制造产业链。

而在其中美国牵头的情况下,更是从18年开始,就拉拢了其他国家妄图对我们实行贸易制裁,甚至提出了试图对我国实施完全芯片断供的想法,好在我国拥有着他们难以割舍的市场,才没有让他们的设想成功,但还是受到了一部分的影响!

在如今已经过去五年的情况下,似乎他们反倒有了支撑不下去的情况,毕竟一台光刻机的价格就要高达数亿美元,如果没有中国这样的大客户,他们的下场也好不到哪里去。

而他们也要考虑如果中国真的突破了技术封锁,那么全世界的芯片市场将面对前所未有的冲击。

国内光刻机的发展历程

其实我国早在上个世纪八十年代初就开始正视光刻机相关领域的发展,在时间上也并没有落后其他国家太多时间,但由于当时的中国还在处于刚刚开始发展的浪潮中,对于电子产品始终都没有一个明确的态度,毕竟当时国内的消费水平还很低下,更别说一个大哥大都要好几万的情况下就更加让人望而却步了。

慢慢的电子产品才随着时代潮流开始在国内普及,价格也随之降低了不少,这才让过国内的一些公司开始开始向半导体行业逐步靠拢,但当时我国由于经济等多方面原因并没有对光刻机的自主研发又过多的关注,一直采取的都是重于购买的政策,从而放下了进一步的研发

之后我国各个行业开始迅速发展,直到90年为了满足国内的市场需求,中国科学研究所才开始研究中端光刻机的步伐,并在00年成功研制出了第一台国产光刻机,至此我国开始了打开国内外市场的大门。

但随着我国在海外市场的不断扩张,还是让其他国家出现了危机感!美国意识到想要稳住其对芯片的垄断地位,必须从源头上将我国排除在外,于是从03年的时候就将光刻机相关产业的价格不断提升,光刻机的出口价格随之一路高涨!

在经济制裁的打击下,一些中下企业只能宣布退出相关产业的研究,从而越发的依赖进口来满足消耗,这个时候中国在国际上的差距还不太明显,依旧可以稳步发展。

直达2010年euv技术开始出现,ASML公司一举从行业中的小透明变为行业的佼佼者,彻底开启了光刻系统的全新时代!

高端光刻机的技术核心

那我国是否能跟ASML公司一样,直接实现一举反超的形式呢?要实现这一设想,我们就要清晰的面对EUV光刻机制造的难度所在。


光刻机主要三个主要系统构成,分别为机械、光学及控制系统组成,而其中最凸显难度也是最重要的步骤就是光学方面。

在将硅片放置后进行加热处理,光刻胶覆盖后进行曝光最终形成微小的结构来进行工作,晶圆越小对于光刻机的要求也会越来越高,而这一难度带来的好处也是巨大的,随着芯片上晶体管变多,那么芯片运算速度就会变快

而我国目前就没有办法在这一步向更小的制程延伸,因为想要进行更加精细的雕刻的话,对于雕刻的所用的光要求极高。

至于我国目前所拥有的相关技术目前所能达到的极限就是22nm,虽然基本上可以满足中端数字芯片以及储存芯片的生产,但目前国外所掌握的技术早已能满足10nm以下的制造要求,甚至可以继续向下延伸达到3nm的可能性

我国目前面临的困境

这对中国来说差距显然是巨大的,但面对国外的技术,我国真的就无法实现反超的机会吗?事实上对于中国来说目前所面对的要求不仅仅是技术上的突破,还有相关方面技术人才上的缺失也同样是致命的。

光刻机的相关产业不仅要求基本人才的培养,目前在光学、软件等机械多个领域都没有能走在时代前沿的相关人才,这对国内相关的发展形成了严重的闭环!光刻机技术无法突破那么门槛就越来越高,而面对这一前提许多人才就会去面临着选择其他领域去发展的更大可能,那么就更加导致了这一领域的供给不足

所以在面对目前世界的不断发展,对芯片等高端科技的要求也越来越高,只有中端技术已经无法满足顶尖企业的生产和研发工作,而面对着国际相关产业的不断竞争,我国的市场就会被不断的挤压,在2019年时全球的相关市场就达到了一千多亿美元资金流动,而国外设备几乎是完全占领了市场!份额几乎是碾压的情况。

如今在全世界半导体都逐步紧张的条件下,我国光刻机技术的突破显得非常重要,一旦出现突破无疑将改变整个芯片的制造生态!其他领域也将迎来深刻的变革。

在国外对高端技术的垄断下芯价格居高不下,唯有我国彻底掌握相关技术后才会令后续电子产品的制造成本大幅度下降,才能对国内相关的智能设备带来更多的优势

结语

过去几十年里,国外对中国的不断制裁充分暴露了供应链的脆弱性,之前美国就曾发布了一项政治措施,该政策几乎都是针对人工智能加上半导体行业上对华投资的明令禁止,充满了对我国科技发展的安全威胁。



好在ASML公司并没有停止向中国供应,但这也是临时性的举动!我国必须做出突破来改变这样充满不确定因素的进口环境

历史证明中国从来都不会被外部的影响所干扰,那些曾经国内都不被看好的科研项目,都已经被完美的实现了出来,并成功反超世界。

回望总是更加容易,关键却是要看看前面的风景。我国必将继续遥遥领先!

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页面更新:2024-05-14

标签:光刻   原子弹   稀有   其他国家   中国   芯片   全世界   国外   领域   我国   国家   国内   技术   公司

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